6.1汽车空调构造与维修.ppt

汽车空调构造与维修,主编:冀旺年制作:冀旺年,电子教案,第6章,在学完本章后应能：（1）比较用压力和温度调节控制系统温度的区别；（2）识别真空系统的部件，并了解其功能；（3）解读自动空调系统控制电路；（4）能识别和操作温度自动控制系统；（5）了解自诊断原理。,第6章汽车自动空调的调节控制,使学生了解汽车自动空调的通风控制、温度控制和风量调节控制电路、控制方法和作用，掌握这几种控制的原理。,第9讲1、通风系统控制2、温度控制3、风量调节控制,教学重点:通风系统控制；温度控制教学难点:温度控制,汽车自动空调的结构和调节控制的原理如图6-1所示。在本章将较系统地介绍有关结构原理及控制过程。,图6-1汽车自动空调的结构和调节控制的原理,在汽车上，空调作为对空气的调节装置最根本的是由进气、冷却和加热装置组成。对于乘用车，这些装置都安装在空气分配箱（即空调总成）内。空调总成设置在仪表板内部。为了把通过空调总成处理的空气吹向前排乘员的上半身，在仪表板左右及中央部都设有通气口。在重视后车乘席舒适性的高级轿车上，为后席乘员设有后通风口。在前席乘员脚下和后席乘员脚下也分别设有通风口。还有装在风窗玻璃下的前除霜器喷嘴和装在车门上的侧向除霜器喷嘴，用于除去车窗上的雾气与冰霜。通风系统控制就是控制通过各通风口与喷嘴的空气。,图6-2空气分配箱（空调总成）的结构原理图,在空调总成上，多叶片环形风扇（西洛克风扇）组成吸入空气的进气装置。加热器引入发动机冷却循环水（80-95），与加热器外的空气进行热量交换。在自动空调的车上均设有能在特殊情况下或为满足不同爱好者要求的手动控制风门或按扭。车型不同，按钮的多少和安装位置也不同。,6.1通风系统控制,表6-1按钮C与挡板位置及通风位置与风量的关系,奥迪乘用车的空调控制面板与进气控制。,6.1.1进气控制,图6-3奥迪乘用车空调控制仪表面板,为了控制通风各工况中风门挡板的动作，每个空气分配箱上都装有多个伺服电动机，利用电动机去驱动执行的各挡板。图6-4、图6-5所示分别为奥迪和富豪车装有伺服电动机的空气分配箱外观图。,6.1.2工况选择控制,图6-5富豪自动空调风挡控制执行部件及空气分配箱,图6-4奥迪车装有伺服电动机的空气分配箱外观图,挡板1（循环门）位于“内气”位置时，循环控制伺服电动机内的可动触点位于图中所示位置。这时，如果从空调ECU输出向“外气”转换的信号，则电流流过固定触点B可动触点固定触点A电动机（如图箭头方向），使电动机定向转动，驱动挡板1移向“外气”位置。当向“外气”位置移动终了时，则可动触点与固定触点A脱离，电动机因电流被切断而停止。电位计（实为滑动变阻器，其滑动触点与可动触点联动）用来检测挡板所在位置，称为挡板位置传感器，它将信号送给空调ECU，使ECU能够知道挡板1是否运动到指定位置。,循环控制伺服电动机见图6-6所示。电动机的旋转通过减速齿轮等机构的变换，使输出的控制臂作约90的摇动。在控制臂上与控制环相接，从而带动图6-2中的挡板1在内气位置到外气位置之间进行连续动作，且能够在任意位置停止。,图6-6循环控制伺服电动机与控制电路,循环控制伺服电动机的工作过程如下：,当挡板1从“外气”向“内气”移动时，则电流方向为电动机固定触点C可动触点固定触点B，使电动机反转，带动挡板1移向“内气”位置。通风工况在“腿部”和“腿部向上”时，则优先控制吸入外气，为了去除车窗玻璃上的霜雾。,可动触点a、b具有相同的关系位置且与挡板联动，当挡板位于在通风工况的面部位置“Face”（如图中剖面线所示）时。空调ECU发出向通风工况的腿部位置移动的输出信号后，即固定触点“Foot”可动触点a固定触点A的电路成为接地电位后，则逻辑电路的输入A端为低电位（Lo），而输入B端仍在固定触点B处，状态没变化，仍为高电位（Hi）。这时逻辑电路的输出A端为“Lo”，输出B端为“Hi”，电流按照V1电动机V4的电路方向进行流动，挡板在电动机的驱动下则向通风工况的腿部位置方向运动，可动触点向图所示的左方移动。挡板一直到达了通风工况的腿部位置后，这时可动触点a离开了固定触点“Foot”，即固定触点A的接地电位消失，逻辑电路的输入A、B均变为“Hi”；则逻辑电路的输出A、B端均为“Lo”，V4截止，电动机停止，挡板停止在通风工况的腿部位置。,工况选择控制伺服电动机如图6-7所示，它与进气控制伺服电动机具有相类似的构造，用来对图6-2中挡板37的位置同时进行控制。各挡板以一定的关系进行联动，随着电动机的旋转分别进行开、闭操作动作。,当挡板在通风工况“Def”位置时，可动触点b位于图中的虚线位置。如空调ECU输出向“Face”移动的信号，则固定触点B成为接地电位，使逻辑输入B端为“Lo”，而输入A端仍为“Hi”。则逻辑电路输出B端为“Lo”输出A端为“Hi”，所以电流按照V2电动机V3的电路方向流动，挡板在电动机反向驱动下进行反方向变动，到达“Face”时，电流断开而停止。,图6-7工况选择控制伺服电动机与控制电路,一般来说，冷风在头部及上半身，温风在下半身及脚下吹到时，是比较舒适的。控制工况选择就是控制挡板使吹出风的温度达到最佳位置。通风工况与输出温度的关系参见图6-8所示。图中的最大脸部表示最大冷却挡板处于全开位置。在工况脚部向“Def”位置转变时，冷风停止，鼓风机风扇处于关闭状态，这是为了避免在行驶中产生的动压，使冷风向脚下吹出的缘故。,图6-8通风工况与输出温度的关系,图6-9（a）示出最大冷却挡板控制执行元件（伺服电动机）的外形图。图6-9（b）是伺服电动机的控制电路图。图6-2中挡板8称为最冷挡板。这一挡板当通风工况处于“Face”时，根据吹出风温度的需要，可选择全开、中间、全关3个位置，以加速冷却。但是，当温度被设定为最低冷却温度（18）时，挡板8被固定处于全开位置。控制执行元件通风挡板8的伺服机构和控制原理与前面讲过的相同，这里不再赘述。,6.1.3最大冷却控制,图6-9最大冷却挡板控制伺服电动机和控制电路,在汽车自动空调中各风门挡板均是由伺服电动机通过空调ECU（电脑）来控制。空调ECU又必须通过伺服电动机中的挡板位置传感器（电位计）随时了解挡板所处位置和执行移动情况，用来为下一步的指令输出提供根据。这就为我们对各风门挡板控制伺服电动机及其控制电路故障的检查维修提供了思路。,6.1.4空气混合控制和控制电路故障的检测,1风门挡板位置传感器的检测以丰田佳美（CAMRY）汽车自动空调空气混合挡板位置传感器电路的检测为例，空气混合挡板位置传感器是检测空气混合挡板的位置，并将信号送至空调ECU。此位置传感器装在空气混合控制伺服电动机内。空气混合挡板位置传感器电路及空调ECU连接器见图6-10所示。,图6-10丰田佳美汽车空气混合挡板位置传感器电路及空调ECU连接器,检查步骤：（1）拆下空调ECU，但不要拔出连接器，打开点火开关，在设定温度变化时，测量空调ECU连接器TP、SG端子间电压。温度设定在“最冷”位置时其电压为3.54.5V，“最热”位置时电压为0.51.8V，同时电压值随设定温度增加而逐渐减小，但不会中断。如果电压值正常，按表6-2进行下个电路检查；如果有故障码“31或41”显示，检查空调ECU，反之，进行第（2）步检查。（2）拆下空气混合控制伺服电动机，并脱开伺服电动机连接器，如图6-11所示，测量空气混合控制伺服电动机连接器4、5端子间的电阻，应为4.87.5K。测量空气混合控制伺服电动机连接器3、5端子间电阻：“最冷”位置为3.55.8K，“最热”位置为0.951.45K，同时电阻值随伺服电动机从冷侧转到热侧逐渐减小，但不会中断。如果电阻值不正常，应更换传感器，反之，进行第（3）步检查。（3）检查空调ECU和空气混合挡板位置传感器间的线束和连接器，如果不正常，修理或更换线束或连接器，反之，检修或更换空调ECU。,表6-2汽车自动空调通风系统的故障检查诊断,图6-11空气混合控制伺服电动机及伺服电动机连接器,图6-12丰田佳美汽车空气混合控制伺服电动机电路,2空气混合控制伺服电动机电路检测空调ECU控制空气混合控制伺服电动机并使它转动到预定位置。图6-12为空气混合控制伺服电动机电路。,检查步骤：（1）首先设定到驱动器检查模式，按下“DEF”按键，改变驱动器检查模式至分步操作。按表6-3检查空气混合挡板的动作和鼓风机的状况，如果不符合表中要求，则进行第（2）步检查，反之，按表6-2进行下个电路检查。,（2）拆下空气混合控制伺服电动机，将蓄电池正极、负极分别接在接线器的1与2端子上后，空气混合控制伺服电动机控制杆会慢慢地转向冷侧（左方向盘车）或热侧（右方向盘车）；将蓄电池反接，空气混合控制伺服电动机控制杆将慢慢地转向相反方向，如图6-13所示。如果空气混合控制伺服电动机工作不正常，修理或更换，反之，进行第（3）步检查。,表6-3空气混合挡板和鼓风机检查,6.2.1温度控制流程在汽车自动空调中，温度控制是最重要重复杂的控制。因为有很多因素都会引起温度的变化，如制冷系统的工作好坏、热水阀和混合气阀的开启大小、鼓风机转速的高低、阳光照射的强弱和空气流动情况等，所以温度控制是个系统控制。,（b）图6-14汽车自动空调温度控制系统流程图,目前所有汽车自动空调的设计在考虑了车内各个引起温度变化的因素外还考虑了车外因素的作用，在考虑温度控制的同时还考虑了湿度的控制，使温度控制也起到了保持车内相对湿度的作用，并可防止玻璃结雾。图6-14所示为两种有代表性的温度控制系统的系统流程图。,（a）,6.2温度控制,1面板控制控制面板是供汽车使用者操作控制空调。为了便于控制，控制面板安装在靠近驾驶员和前排乘客的地方。面板控制有三种形式：旋钮式、按钮式和触摸式。有些控制面板还具有其它面板所不具有的特点，如以英制或公制单位显示车内、外温度。2程序机构程序机构接收来自各传感器和主控板的电信号。基于所有这些输入，程序机构提供输出信号来控制热水阀门的开、关以及压缩机离合器的接通、断开，决定鼓风机速度以及所有进气、混合和工况模式风门的位置。3.温度传感器热敏电阻在温度控制系统中，有许多温度传感器，如蒸发器温度传感器用于控制蒸发器的温度，发动机冷却液温度传感器用来了解进入加热器热水的温度控制热水阀的开启，室内温度传感器用来掌握车内温度控制混合门、热水阀和压缩机。这些温度传感器都是采用的热敏电阻，它是一个可变的电阻，其阻值随电阻本身温度的高低而变化。热敏电阻分为负温度特性和正温度特性的两种，常用的是负温度特性的热敏电阻，即随着电阻本身的温度升高其电阻阻值下降，参见表6-4，温度特性参见图6-15所示。,表6-4热敏电阻阻值,注：温度为热敏电阻周围空气的温度。,图6-15温度传感器的特性曲线,4吸气器为了使车内温度传感器能够准确地将车内平均温度的数据送到微处理器，一般是将它安装在吸气器的通风腔内。,吸气器是一个小的导管系统，设计使得只有少量的车内空气通过它，见图6-16所示。主气流在吸气器的端部形成一个低压（负压）区。这个负压把车内空气吸入到车内传感器通风腔内。安装在通风腔内的车内温度传感器不断地受到车内平均温度的影响，从而监测了车内温度。吸气器也有靠小型风扇将车内空气吸入吸气器。,课间休息,1-毛细管；2-波纹管；3-移动支架；4、5-控制开关接线端；6-绝缘块；7-温度调节螺钉；8-低温控制；A-固定桩图6-18机械毛细管式恒温控制器原理图,图6-20电子（热敏电阻）式恒温控制器电路原理,6.2.2恒温控制汽车上使用的恒温控制器有三种。一种是恒温热力膨胀阀（在前面已讲述）。另一种是机械毛细管式恒温控制器。第三种是电子式恒温控制器。,1-低压开关；2-机械毛细管式恒温控制器（恒温开关）；3-液体管路；4-回气管路；5-毛细管入口及其护管；6-毛细管；7-H形膨胀阀图6-19机械毛细管式恒温控制器的安装,图6-21典型的电风扇控制电路,6.2.3电风扇控制在新近车型中，为减少噪声和节省功率，用电动机驱动的风扇替代了皮带驱动风扇。该风扇与电动机组合安装在散热器一侧。它与发动机水泵没有机械上的或直接连接。12V的电风扇由以下两种方法或任一种方法控制：发动机冷却液温度开关（恒温器）；空调器选择开关。装有空调的汽车有时有两台可单独工作的电风扇。使用情况取决于温度状况。典型的电风扇控制电路如图6-21所示。,警告：有些电风扇既便是在点火开关关闭时，亦可能启动运转而没有任何提示，在装有电风扇的车盖下工作应特别小心。,如果冷却液温度超过110时，发动机冷却液温度开关（恒温器）合上，给风扇继电器线圈通电。如果点火开关处于运行位置，同时吸合继电器触点。如果空调器选择开关转向任一制冷位置，不管发动机冷却液温度如何，线路通过继电器线圈、选择开关接地，将合上风扇继电器触点，为风扇电动机提供12V电压。只要点火开关与空调器开关都合上，风扇就能工作。,1-真空管；2-真空驱动器；3-水泵接口；4-阀体；5-加热器出水口；6-加热器进水口；7-热水阀进水口；8-阀门；9-阀门轴；10-拉杆图6-22北京切诺基汽车热水阀与驱动装置结构图,6.2.4热水阀控制热水阀的功能是控制通过空调加热器的冷却液流量，装在发动机舱内（一般在围板处），是一个旋转式开关控制的三通阀。汽车自动空调中，热水阀门的控制驱动有二种。一种是电动机驱动，它类似于风门的控制与驱动，因在前面讲过，这里不再赘述。另一种是真空驱动器驱动（也有人把它叫做真空泵，实际上它并不是真空源，只是一种真空驱动装置）。,许多汽车上的热水阀和模式门等都是用真空驱动器带动的。真空驱动器也叫做真空马达或真空动力装置。真空驱动器有单腔真空驱动器和双腔真空驱动器之分。双腔真空驱动器在低于大气压力的情况下工作，同时起到了拉和推的作用。,图6-23单腔真空驱动器,真空驱动器有单腔真空驱动器和双腔真空驱动器之分。单腔真空驱动器如图6-23所示，大气压（压力）作用在膜片的一侧，使得膜片向低压铡（真空）移动。通过拉杆、手柄、支架和连接架装置，控制操作阀门运动。北京切诺基汽车热水阀的驱动装置就是一种单腔真空驱动器，见图6-22所示。双腔真空驱动器在低于大气压力的情况下工作，构造原理参见图6-24所示。它基于膜片两侧压力的不同，使膜片从高压侧向低压侧运动。这样真空驱动器同时起到了拉和推的作用。,图6-24双腔真空驱动器,6.2.5真空控制及真空源汽车发动机在工作时，提供一个真空预备源。这一真空源通常从进气歧管通过小直径的合成橡胶、塑料或尼龙管送到各部件。真空的状况一定程度上取决于发动机的状况，即真空源的真空状况是变化的。因为发动机提供的真空源在不断变化，所以需要一个真空贮罐和真空保护阀即真空保护控制装置，见图6-25所示。真空贮罐又简称真空罐，它有各种形状和尺寸。早期的罐是用金属制成的，形状类似一听罐头。现在的罐是用塑料制成的，看上去象一个球。真空罐通常无需维修，但由于它们暴露在自然环境中，所以有时会出现微小的泄漏。真空保护阀也叫检查阀或真空单向阀，它的作用是只允许气体向一个方向流动，防止反方向流动，从而检查和保证了真空系统的真空度。用于汽车真空系统的真空保护阀也有许多类型和型号，在检查维修中要注意它与真空驱动器、真空罐的区分。真空贮罐和真空保护阀保证了在发动机所有工况下均有最大的真空度，以便正确操纵空调系统中的真空控制部件。应当注意，在空调和加热系统的真空环路中，可能安装不止一个真空储罐和真空保护阀。,图6-25真空保护控制及真空贮罐,1-真空贮罐；2-至真空源；3-真空保护阀；4-三通；5-至真空系统,6.2.6真空系统结构汽车真空系统基本是封闭的，其结构有数百种，厂家给出的真空系统结构图是针对特定年代和车型。真空系统基本上用于冷却剂阀和模式门的开、关和定位，以达到所设定的温度和湿度。图6-27为通用（GM）汽车空调面板的空调电脑真空控制图。,图6-26汽车真空系统,图6-27通用汽车空调面板的空调电脑真空控制图,6.3.1控制方式在汽车自动空调中，风量的调节控制大致有以下三种方式：1补偿控制如果车厢内温度与所设定温度相差很大，不论是偏向于低温还是偏向于高温，自动空调要能尽量使通风量增大，方法主要是增大鼓风机的转速。当风量为定值时，要按照日照强度的大小，进行鼓风机速度的修正，即当日照强度大时，为防止上半身感到热而增加鼓风机的转速，并使上半身的风量加大。补偿控制关系参见图6-28（a）所示。,为了获得理想的车厢内温度，就需要把车厢内空气与经过空调的空气进行交换。为此需要制造必要的风量，其中重要一点是控制鼓风机风扇的速度。但并不是风量越多越好，要求在必要时提供必需的尽量少的风量。,6.3风量调节控制,2冷风关闭控制在寒冷时节发动机启动后冷却水温度极低，这时，如冷风突然吹出，会使人感到不快。所以，自动空调在汽车发动机水温升到40以前关掉鼓风机风扇，发动机水温传感器安装在加热器的芯部；当水温达到40后，随着发动机水温上升，控制鼓风机风量逐渐增加。控制关系参见图6-28(b)所示。3温风关闭控制在炎热天气里，发动机启动后压缩机旋转，但在很短时间内冷凝器不能作充分冷却，蒸发器周围的空气还没有被吸去潜热（降温），如果突然吹出温风，也会令人感到不快。所以，考虑到冷凝器充分冷却情况，在发动机刚启动的短时间内，要控制鼓风机风扇转速。控制关系参见图6-28（c）所示。,图6-28风量调节控制方式,6.3.2转速调节控制1.测速调温控制测速调温控制器是由集成电路和继电器组成，感应来自点火线圈的脉冲信号，所需控制的转速设定值可由人工调节。若发动机怠速转速低于设定值，继电器不吸合，则空调压缩机停转。测速调温控制器的线路有多种，基本电路原理见图6-29所示。当发动机转速低于规定转速时，三极管V1导通，使三极管V3载止。继电器1触点分开，电磁离合器线圈电流被切断，压缩机停转。当蒸发器表面温度降至规定值，热敏电阻阻值升高到使三极管V2导通，三极管V3截止，继电器1触点分开，压缩机停转。,1-继电器；2-蓄电池；3-制冷压缩机电磁离合器图6-29测速与调温控制电路原理图,2提升怠速控制提升怠速的控制装置有多种型式，工作原理基本相同，现介绍一种常见的简单控制结构，如图6-30所示。该控制装置主要由真空驱动器和真空电磁阀二部分组成。真空驱动器的拉杆与节气门拉杆相连，真空电磁阀的电路与压缩机电磁离合器电路并联。在汽车怠速时，如果压缩机电磁离合器的电源接通，真空电磁阀也同步工作，真空阀门被打开，来自真空系统管路的真空度通过真空电磁阀到达真空驱动器，吸引拉杆向加大节气门的方向移动，从而提升怠速。拉杆的行程要调整到使发动机在怠速时带动压缩机运行，并能保持稳定运转。,对于采用电子控制燃油喷射系统的乘用车，怠速的提升是通过将空调打开（A/C开关）的信号传输给发动机ECU，发动机ECU通过增加喷油量来提高发动机怠速转速的。,1-化油器；2-节气门；3-拉杆；4-阻尼阀；5-真空电磁阀；6-真空促动器图6-30提升怠速控制装置工作示意图,3鼓风机变速控制空调装置中的空气流量是用鼓风机来控制的，鼓风机是由电动机和风扇组成。电动机有单绕组电动机和多绕组电动机。风扇有鼠笼式风扇（西洛克风扇）和叶片式风扇。控制空气流量就是控制电动机转速，控制电路参见图6-31所示。在电压一定时，控制单绕组电动机的转速只能靠变速电阻。图6-32所示为北京切诺基汽车的鼓风机变速电阻。,1-限温器；2-安装底板；3-电阻器图6-32北京切诺基汽车的鼓风机